ENERGETIC MACHINE HAVING LEVER PLUNGERS

MACHINE ENERGETIQUE A PISTONS-CULBUTEURS

Abrégé français

La présente invention a pour but d'améliorer les machines et moteurs
énergétiques faisant l'objet du brevet canadien N o 1 229 749 émis le 1er
décembre 1987,
en remplaçant, par rapport à la machine connue par ce brevet, le piston et la
pale, par des
pistons-culbuteurs, chaque piston-culbuteur étant d'une part articulé par une
tige sur le
noyau de la machine, et d'autre part reliés entre eux au moyen d'une bielle,
de manière
à ce que chaque arrête du piston-culbuteur, lors de la rotation du noyau,
touche toujours
le cylindre de la machine, ce qui a pour effet d'annuler le frottement d'une
part, et de
réaliser une chambre à combustion dont la forme est plus favorable au couple
d'autre
part.

Revendications

REVENDICATIONS
1. Une machine énergétique comprenant :
un bloc de machine;
un cylindre disposé dans ledit bloc;
un noyau disposé rotativement dans ledit cylindre selon un axe central
longitudinal dudit cylindre; une surface intérieure dudit cylindre présentant
des
points de renflement, de manière à définir au moins deux concavités s'étendant
radialement par rapport audit noyau;
des pistons-culbuteurs, en forme de V vus en coupe transversale,
attachés diamétralement et rotativement, d'une part audit noyau, et d'autre
part
entre eux, lesdits pistons-culbuteurs ayant des arrétes, correspondant à une
pointe de la forme de V, glissant sur la surface intérieure du cylindre; et
des bielles pour attacher entre-eux les pistons-culbuteurs, lesdites bielles
étant reliées entre elles par l'intermédiaire d'un ressort assurant une
étanchéité.
2. La machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte
plusieurs pistons-culbuteurs reliés entre eux au moyen d'une bielle, chaque
bielle
étant rattachée à un élément commun.
3. Une machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pistons-
culbuteurs sont rattachés entre eux par une bielle, chaque bielle étant
rattachée
en rotation sur un axe support décentré par rapport à l'axe central du
cylindre.
4. Une machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisée en ce que ladite machine est l'un d'un compresseur, d'un moteur
et
d'une turbine.

Description

CA 02030118 2000-11-09
MACHINE ÉNERGÉTIQUE Ä PISTONS-CULBUTEURS
La présente invention a pour but d'améliorer les composantes des machines
faisant l'objet du brevet canadien N° 1 229 749 émis le ler décembre
1987 et ayant pour
titre MACHINE ENERGETIQUE III.
Dans la machine décrite dans ce brevet canadien N° 1 229 749, la
forme des
chambres à combustion est susceptible d'amélioration lors de la redescente du
piston.
La présente invention a pour but de proposer le remplacement de la pale par
un ensemble de pièces, composé de pistons culbuteurs, notamment deux pistons
culbuteurs, attachés au noyau d'une part et reliés entre eux par une bielle
d'autre part, qui
permettent une fois rassemblés, d'obtenir le rétrécissement et
l'agrandissement des
chambres servant de chambres d'admission et d'expansion des gaz et qui
permettent en
outre d'aboutir aux objectifs mentionnés, principalement l'atténuation de
frottement et
l'amélioration de la forme des chambres à combustion et donc du couple,
d'autre part.
Dans une version sous jacente, le piston-culbuteur remplace le piston
compresseur de la machine connue du brevet canadien mentionné ci-dessus.
Enfin, le nombre de pistons-culbuteurs pourra être impair, donnant alors
lieu à un cylindre dont les renflements et points de rapprochement du noyau
sont en
nombre pair.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui
va
suivre d'aspect préférentiels de celle-ci, faite avec référence aux dessins
suivants:
La figure I est la reproduction de la figure XII du brevet canadien No.
1,229,749,
montrant une machine connue.

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La figure II est une représentation en coupe d'une machine énergétique à
pistons-
culbuteurs selon l'invention, comprenant des pistons culbuteurs reliés au
noyau d'une
part et entre eux d'autre part.
La figure III représente en coupe transversale une machine énergétique à
pistons-
culbuteurs selon l'invention, comprenant un nombre impair de pistons et un
nombre pair
de renflements et points de rapprochements du noyau.
La figure IV représente en coupe transversale une machine énergétique à
pistons-
culbuteurs selon l'invention dont les pistons sont reliés à leur deuxième
extrémité au
moyen d'une bielle, à un axe de support.
Avantageusement, la machine faisant l'objet de la présente invention est
composée d'un bloc de moteur muni d'un cylindre, dont la forme intérieure est
définie
de manière à avoir un ou plusieurs renflements et un ou plusieurs points de
rapprochement du noyau. Dans ce bloc et ce cylindre, est disposé à rotation un
noyau de
forme cylindrique, dont la circonférence permet de glisser sur les points de
rapprochement du cylindre. Dans la machine connue par le brevet canadien
portant le
N° 1 229 749, à travers ce noyau est inséré une pale dont les
extrémités glissent à tout
moment sur le cylindre, ce qui occasionne une action rectiligne de la pale par
rapport au
noyau.
De préférence, en ce qui concerne la présente invention, chaque pale de la
machine connue (brevet canadien N° 1 229 749), traversant le noyau, est
remplacée par
un ensemble de deux ou plusieurs pistons, appelés pistons-culbuteurs, ayant
chacun une
partie rattachée de manière rotative au noyau, et l'autre partie reliée à l'un
ou l'autre
piston-culbuteur par une bielle (figures II et III).
Dans sa réalisation la plus simple, les deux pistons-culbuteurs sont reliés au

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noyau en des endroits diamétralement opposés, mais ils peuvent être déphasés
l'un par
rapport à l'autre. Ces deux pistons, sont d'autre part reliés à leur extrémité
inverse, entre
eux par une bielle.
Ainsi donc, chaque pointe du piston-culbuteur glisse sur la surface du
cylindre
et tout mouvement d'un piston-culbuteur est transféré à l'autre. Cet ensemble
remplit
donc les mêmes fonctions de compression et de dépression de la pale, mais ici,
sans
aucune friction de ces pièces contre le noyau, sauf bien entendu minimale aux
points de
rattachement.
Deuxièmement, l'on s'aperçoit que l'action d'arc des pointes des pistons-
culbuteurs, différente de l'action purement rectiligne de la pale, permet au
piston, lors
de son ascension, d'avoir un effet de recul, par rapport à un point donné du
noyau, ceci
permettant de conserver, en dépit de la rotation du noyau, une chambre à
combustion
plus étroite et plus perpendiculaire à la tangente du cercle de rotation. Ces
deux points
augmente considérablement le couple. La forme de la chambre de combustion
n'est donc
pas ici comprise entre le noyau, le cylindre et la turbine, mais seulement
entre le piston-
culbuteur et le cylindre de la machine.
Inversement, la descente du piston-culbuteur permet d'obtenir une avance de la
pointe du piston-culbuteur par rapport à un point donné du noyau, ce qui
permet
d'achever totalement la compression tout en conservant les chambres à
combustion
réduite.
L'on s'aperçoit donc que les renflements est plus dissymétriques, ayant une
forme
plus gigue, pour permettre la sortie du piston-culbuteur, et plus souple, pour
permettre
sa rentrée. Ceci est très important car l'ensemble piston-culbuteur et
cylindre du moteur

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permet d'obtenir un chambre à combustion de rotatif non triangulaire comme
c'est bien
souvent le cas, et où la pale reçoit peu d'énergie, mais bien, pièce contre
pièce, c'est-à-
dire, cylindre contre piston-culbuteur, celui-ci recevant un maximum
d'énergie.
Semblablement à la pale, qui pouvait aussi servir, de façon interne, de piston
compresseur, la surface inférieure du piston-culbuteur peut servir, en se
rapprochant et
s'éloignant successivement du noyau, de pompe des gaz. L'entrée des gaz, et
leur
compression se fait à ce niveau, et sont transférés sur le côté extérieur des
pistons-
culbuteurs, pour y être brûlés puis éjectés.
Le nombre de pistons-culbuteurs peut aussi être impair, ce qui occasionne une
forme de cylindre dont le nombre de renflements et de points de rapporchement
du
noyau est pairs (figure III).
Le piston-culbuteur peut adéquatement remplacer le piston compresseur de la
machine connue du brevet canadien N° 1 229 749 et permettre une forme
de cylindre
adéquate (figure IV). Les chambres de combustion sont dès lors améliorées en
espace
et en couple.
DESCRIPTION PLUS DETAILLEE DES FIGURES
La figure I montre la machine connue du brevet canadien N° 1 229
749,
comprenant un bloc moteur utilisé simultanément comme cylindre 44. Un noyau
est
monté à rotation dans ce bloc selon un axe central correspondant à l'axe
longitudinal du
cylindre 44. Le noyau 4 est muni de pales ou ailettes rigides 50 glissant sur
la surface
intérieure du cylindre. Le noyau 4 est lui-même muni de cylindres intérieurs
6, dans
chacun desquels un piston compresseur est inséré. Chaque piston compresseur
est relié

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S
au moyen d'une bielle 5 à un axe de support 3 décentré par rapport à l'axe
central du
cylindre 44, ce qui permet par le mouvement de va et vient de chaque piston,
une
compression et une dépression des gaz dans le cylindre intérieur
correspondant.
La figure II représente une machine énergétique de l'invention, munie de
pistons-culbuteurs et dont le bloc sert à la fois de cylindre 44 définissant
une surface
intérieure. Dans ce bloc cylindre, est monté à rotation un noyau 3
sensiblement
cylindrique, autour d'un axe central 5. A ce noyau 3 sont rattachés, de
manière rotative
et de manière symétrique, deux pistons-culbuteurs, chacun en forme de V, vu en
coupe.
Une première extrémité 56 de chaque piston 51 est reliée de manière articulée
au noyau
3 au moyen d'une tige 52 pouvant être munie de coussinets 53. Les
pistons-culbuteurs 51 ont leur partie contraire (l'une des branches du V) en
forme d'arc
de cercle 54 et 55, de manière à suivre la surface intérieure du cylindre du
noyau. Les
deux secondes extrémités 56 des pistons-culbuteurs 51 sont reliées entre elles
par une
bielle 58 associée à une tige 57.
La surface intérieure du cylindre définit trois concavités s'étendant
radialement
au-delà de la circonférence du noyau. Ces concavités définissent des
renflements et des
points de rapprochement par rapport au noyau.
Les arrêtes 59 du V formées par chaque piston-culbuteur glissent constamment
sur la surface du cylindre et toute action sur une arrête 59 d'un piston-
culbuteur 51, est
transférée à l'arrête de l'autre piston culbuteur.
Le mouvement 67 en arc de cercle des arrêtes 59 des pistons-culbuteurs 51,
lorsque ceux-ci s'éloignent du noyau 3, effectue un recul par rapport à un
point donné
de ce noyau en cours de rotation 60, ce qui permet d'obtenir une chambre de
combustion
63 plus étroite, et plus perpendiculaire à la tangente du cercle du noyau, ce
qui optimise

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le couple.
Inversement, l'éloignement du piston-culbuteur par rapport au noyau prend
une avance et permet une totale compression.
La partie supérieure 62 du piston, c'est-à-dire la surface de la branche du V
du
piston liée au noyau, tournée vers le cylindre, conjuguée à la forme du
cylindre, permet
l'explosion 63 et l'évacuation des gaz.
La partie intérieure 65 du piston-culbuteur 64 c'est-à-dire la surface de la
branche
du V du piston liée au noyau, tournée vers le noyau, conjuguée au noyau,
permet
d'obtenir successivement une succion 67 et une compression des gaz 68. Les gaz
compressés sont transférés à la chambre de combustion par un conduit 69.
La figure III est une représentation d'une machine énergétique à pistons-
culbuteurs dont le nombre de pistons est impair, ce qui favorise un cylindre
49 dont les
renflements, au lieu d'être opposée à des points de rapprochement, sont
opposés à des
renflements. Renflements et points de rapprochement sont donc en nombre pair.
Les
renflements et points de rapprochement sont cependant toujours correspondants
de
manière à ce que les pointes des pistons-culbuteurs touchent toujours à la
surface du
cylindre. Ici, le moteur est muni de trois pistons-culbuteurs 57 et reliés au
noyau et reliés
entre eux à l'extrémité inverse, par trois bielles 58. Ces bielles sont
reliées au même
point d'ancrage 71 indépendant du noyau.
En supposant un piston explosif 72, un piston de compression 73 et un piston
de
support 74, la surface du cylindre pourrait être planifiée de manière à ce
qu'en dépit de
la descente du piston de compression, lors de l'explosion, le piston de
support rentre plus
rapidement, ce qui retarderait la perte de couple du piston explosif.

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La figure IV représente une machine énergétique à pistons-culbuteurs dont le
bloc servant de cylindre 49 reçoit un noyau 3 monté rotativement dans le bloc
par un axe
central 5. Les pistons-culbuteurs 51 sont rattachés rotativement par une tige
au noyau,
et sont reliés par le moyen de bielles 58 à un axe de support 4 décentré par
rapport à l'axe
central. Ici, afin d'obtenir une plus grande incidence sur l'arc du piston,
ceux-ci sont
reliés à la bielle à un point 56 plus près du point de rattachement au noyau.

Dessin représentatif